PCB設(shè)計時，怎樣控制線寬與電流的關(guān)系？

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【捷多邦PCB】我們在畫PCB時一般都有一個常識，即走大電流的地方用粗線（比如50mil，甚至以上），小電流的信號可以用細(xì)線（比如10mil）。


對于某些機電控制系統(tǒng)來說，有時候走線里流過的瞬間電流能夠達到100A以上，這樣的話比較細(xì)的線就肯定會出問題。一個基本的經(jīng)驗值是：10A/平方mm，即橫截面積為1平方毫米的走線能安全通過的電流值為10A。如果線寬太細(xì)的話，在大電流通過時走線就會燒毀。當(dāng)然電流燒毀走線也要遵循能量公式：Q=I*I*t，比如對于一個有10A電流的走線來說，突然出現(xiàn)一個100A的電流毛刺，持續(xù)時間為us級，那么30mil的導(dǎo)線是肯定能夠承受住的。（這時又會出現(xiàn)另外一個問題，導(dǎo)線的雜散電感，這個毛刺將會在這個電感的作用下產(chǎn)生很強的反向電動勢，從而有可能損壞其他器件。越細(xì)越長的導(dǎo)線雜散電感越大，所以實際中還要綜合導(dǎo)線的長度進行考慮）

一般的PCB繪制軟件對器件引腳的過孔焊盤鋪銅時往往有幾種選項：直角輻條，45度角輻條，直鋪。他們有何區(qū)別呢？新手往往不太在意，隨便選一種，美觀就行了。其實不然。主要有兩點考慮：一是要考慮不能散熱太快，二是要考慮過電流能力。



使用直鋪的方式特點是焊盤的過電流能力很強，對于大功率回路上的器件引腳一定要使用這種方式。同時它的導(dǎo)熱性能也很強，雖然工作起來對器件散熱有好處，但是這對于電路板焊接人員卻是個難題，因為焊盤散熱太快不容易掛錫，常常需要使用更大瓦數(shù)的烙鐵和更高的焊接溫度，降低了生產(chǎn)效率。使用直角輻條和45角輻條會減少引腳與銅箔的接觸面積，散熱慢，焊起來也就容易多了。所以選擇過孔焊盤鋪銅的連接方式要根據(jù)應(yīng)用場合，綜合過電流能力和散熱能力一起考慮，小功率的信號線就不要使用直鋪了，而對于通過大電流的焊盤則一定要直鋪。至于直角還是45度角就看美觀了。

為什么提起這個來了呢？因為前一陣一直在研究一款電機驅(qū)動器，這個驅(qū)動器中H橋的器件老是燒毀，四五年了都找不到原因。在我的一番辛苦之后終于發(fā)現(xiàn)：原來是功率回路中一處器件的焊盤在鋪銅時使用了直角輻條的鋪銅方式（而且由于鋪銅畫的不好，實際只出現(xiàn)了兩個輻條）。這使得整個功率回路的過電流能力大打折扣。雖然產(chǎn)品在正常使用過程沒有任何問題，工作在10A電流的情況下完全正常。但是，當(dāng)H橋出現(xiàn)短路時，該回路上會出現(xiàn)100A左右的電流，這兩根輻條瞬時就燒斷了（uS級）。然后呢，功率回路變成了斷路，儲藏在電機上的能量沒有瀉放通道就通過一切可能的途徑散發(fā)出去，這股能量會燒毀測流電阻及相關(guān)的運放器件，擊毀橋路控制芯片，并竄入數(shù)字電路部分的信號與電源中，造成整個設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p毀。整個過程就像用一根頭發(fā)絲引爆了一個大地雷一樣驚心動魄。那么你可能要問了，為什么在功率回路中的焊盤上只使用了兩個輻條呢？為什么不讓銅箔直鋪過去呢？因為，呵呵，生產(chǎn)部門的人員說那樣的話這個引腳太難焊了！設(shè)計者正是聽了生產(chǎn)人員的話，所以才...唉唉，發(fā)現(xiàn)這個問題可著實費了我一番腦筋啊，哪像說起來這么簡單，苦樂自知！



via的孔如果小于0.3mm的話就沒有辦法使用機械鉆孔了，要使用激光鉆孔，板的生產(chǎn)加工難度增大。所以我個人的想法是如果不是非常需要最小為0.5mm外/0.3mm內(nèi)。但是像計算機主板、內(nèi)存條、密集的BGA封裝等等，有時候可能小到14mil/8mil。我個人的想法是孔內(nèi)徑的大小一般為線寬的1.5倍，當(dāng)然特殊的加粗的線（例如電源等）不需要這樣。